نجح العلماء في تنمية عضو فريد من نوعه يحاكي الدماغ بأكمله

قام باحثون في جامعة جونز هوبكنز بتنمية عضو دماغي بشري فريد من نوعه يحتوي على أنسجة عصبية وأوعية دموية بدائية. قد يُمثل هذا التطور نقلة نوعية في دراسة الاضطرابات العصبية والنفسية، مثل التوحد.

قالت آني كاثوريا، الباحثة الرئيسية، والأستاذة المساعدة في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة جونز هوبكنز، والتي تدرس نمو الدماغ والأمراض العصبية والنفسية: "لقد ابتكرنا عضوًا من الجيل التالي". وأضافت: "عادةً ما تُنتج الدراسات عضويات تُمثل جزءًا واحدًا فقط من الدماغ - القشرة، أو الدماغ الخلفي، أو الدماغ المتوسط. وقد تمكنا من تنمية عضو دماغي كامل بدائي، نُطلق عليه اسم عضو دماغي متعدد المناطق (MRBO)".

يُعد هذا العمل، المنشور في مجلة "أدفانسد ساينس" ، من أوائل التجارب التي يُنتج فيها العلماء عضوًا دماغيًا يتضمن أنسجة من جميع مناطق الدماغ الرئيسية تتفاعل مع بعضها البعض. ويُعد هذا مهمًا بشكل خاص لدراسة الأمراض التي تُصيب الدماغ بأكمله، مثل الفصام أو التوحد. وحتى الآن، أُجريت هذه الدراسات بشكل رئيسي على نماذج حيوانية.

لزراعة MRBO، قام فريق كاثوريا أولاً بزراعة خلايا عصبية من أجزاء مختلفة من الدماغ، بالإضافة إلى أوعية دموية بدائية، في أطباق منفصلة. ثم قاموا بتوصيل هذه الأجزاء باستخدام بروتينات "غراء" خاصة، مما سمح للأنسجة بالنمو معًا والتواصل. مع نمو العضو، بدأت الإشارات الكهربائية بالظهور، مما يشير إلى نشاط الشبكة العصبية.

تضمّن العضو المُصنّع مجموعةً واسعةً من الخلايا العصبية المُشابهة لتلك الموجودة في دماغ جنين بشري في اليوم الأربعين من نموّه. تمكّن هذا الدماغ المُصغّر، المُصنّع في المختبر، من إعادة إنتاج ما يقارب 80% من أنواع الخلايا المُميّزة للمرحلة المُبكرة من نموّ الدماغ البشري.

على الرغم من أن MRBO أصغر بكثير من الدماغ الحقيقي (حوالي 6-7 ملايين خلية عصبية مقابل عشرات المليارات في البالغين)، إلا أنها توفر منصة فريدة لدراسة تطور الدماغ ككل.

وأظهرت العضويّة أيضًا شكلًا مبكرًا من حاجز الدم الدماغي، وهي طبقة من الخلايا تتحكم في مرور المواد إلى الدماغ.

إذا أردنا فهم اضطرابات النمو العصبي أو الأمراض النفسية، فعلينا العمل مع الخلايا البشرية. لكن لا يمكنني ببساطة أن أطلب من أحدهم أن "يُقرضني" دماغه لدراسة التوحد، كما يوضح كاثوريا. "تُتيح لنا عضيات الدماغ الكامل مراقبة تطور المرض آنيًا، واختبار العلاجات، وحتى تطوير علاجات مُخصصة."

يشير العلماء إلى أن استخدام هذه الأعضاء لاختبار أدوية جديدة قد يُحسّن كفاءة التجارب السريرية. اليوم، تفشل ما بين 85% و90% من الأدوية في المرحلة الأولى من التجارب البشرية، بل إن نسبة الفشل في الأدوية النفسية العصبية أعلى من ذلك بكثير، إذ تصل إلى 96%. ويرجع ذلك إلى أن النماذج الحيوانية تُستخدم غالبًا في المراحل الأولى من التطوير، بينما يُحسّن MRBO من نمو الدماغ البشري، ويمكن استخدامه كنموذج أكثر دقة.

يقول كاثوريا: "يؤثر مرض الفصام والتوحد ومرض الزهايمر على الدماغ بأكمله، وليس فقط على مناطق محددة منه. إذا استطعنا فهم الخلل في المراحل المبكرة من التطور، يُمكننا إيجاد أهداف جديدة للعلاج وتطوير الأدوية. يُمكننا اختبار الأدوية مباشرةً في هذه الأعضاء وتقييم فعاليتها قبل وصولها إلى مرحلة التجارب السريرية على البشر".